Como decidir em qual plataforma é melhor implementar o processamento de áudio em tempo real?

Ao desenvolver produtos, faço todo o meu design de algoritmo no Matlab. Eles geralmente são bem básicos, um filtro IIR ou FIR ou dois, alguns FFTs, etc. Quando chega a hora de movê-lo para um ambiente incorporado, sempre tenho dificuldade em decidir em qual plataforma executá-lo. Eu geralmente penso nessas plataformas (amplas):

Núcleo DSP
FPGA
Microcontrolador
BRAÇO

Que fatores devo considerar ao tentar tomar essa decisão?

arm dsp-core hardware

— Kellenjb
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Por que você distingue "ARM" de "Microcontrolador"? Tentando categorizar as peças DSP + ARM da TI? Você está tentando separar pequenas coisas de baixa potência de microprocessadores maiores? (Neste último caso, você provavelmente deve incluir MIPS e fornecedor específico núcleos de 32 bits)

— Kevin Vermeer

Quando penso em microcontrolador, penso em PIC, Atmel, etc., mas suponho que o ARM também se enquadre nisso. Eu não estava tentando dizer que essas eram todas as opções, apenas perguntando quais fatores deveriam ser considerados.

— Kellenjb

O que você determina "melhor"? Você está limitado pelo poder? Custo? Facilidade de programação? Flexibilidade?

— Oliver Charlesworth

@ Oli Essa é a questão toda, quais fatores devem ser considerados ao tentar decidir.

— Kellenjb

@Kellen: No momento, essa pergunta é um pouco como "Como decidir qual carro é melhor?", Sem mais restrições.

— Oliver Charlesworth

Respostas:

Se você está mantendo "algoritmos padrão" como IIR, FIR, radix-2 ou 4 FFT (ou seja, coisas que se encaixam bem nas arquiteturas DSP sem muito fluxo de controle), você pode tentar o seguinte:

Conte quantos "multiplica acumulados" você precisa por segundo em todos os seus algoritmos.

<10 milhões, você provavelmente pode obter um microcontrolador rápido para fazer o trabalho (ou até mais lento, se tiver menos de 1 milhão)
<100M é fácil território DSP
É provável que <1G seja um território DSP rápido e factível
1G-10G é onde o cruzamento entre DSP e FPGA ocorre
> 10G são múltiplos DSPs ou FPGA

— Martin Thompson
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Esta é realmente uma lista muito boa para referência!

— Kellenjb

Basta lembrar a multiplicar por 10 vezes a cada dois anos ou assim :)

— Martin Thompson

Você pode dar um exemplo de um "microcontrolador rápido"?

— Endolith

@endolith: não com qualquer probabilidade de que seja atual próxima vez que olhar :) No início de 2014, talvez algo como o LPC1768 (o qual a hora a 100MHz - empurrando-o um pouco para 10MMACS eu acho)

— Martin Thompson

@MartinThompson: a biblioteca DSP para LPC1700 diz que o Cortex-M3 faz "2 ciclos (32x32) +32 -> 32 assinados se acumulam", então 50 MMACs?

— endolith

Tanto quanto eu sei, o ARM deve ser considerado uma arquitetura e não uma plataforma. No entanto, a questão é bastante relevante sobre qual plataforma usar para o processamento do sinal RT (neste caso, áudio).

Você pode começar fazendo as seguintes perguntas, não em ordem estrita:

Quanto tempo tenho para a implementação?
Quais são minhas restrições de poder?
Que operações matemáticas eu preciso? Você pode acabar exigindo muitos multiplicadores em paralelo e, portanto, limitar sua escolha.
Quanta memória eu preciso? (a maioria dos MCUs é limitada)
[Importante] Qual é a minha frequência de operação? Quanto posso espremer dentro do período de amostragem, mantendo a frequência de operação baixa?
Quais bibliotecas estão disponíveis para minha escolha de implementação?

Eu começaria examinando o algoritmo em primeiro lugar. Se, por exemplo, você precisar de muitas operações FFTs e MAC, provavelmente poderá descartar a maioria dos microcontroladores e se concentrar mais nos núcleos DSP. Lembre-se de que também existem MCUs com núcleos DSP incorporados.

Outra consideração importante seria sua capacidade e experiência na área de implementação. A maioria das pessoas evita o FPGA porque você deve usar um HDL para a implementação. Outro motivo para fugir dos FPGAs é o requisito de energia.

— anasimtiaz
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Com apenas as informações fornecidas, a escolha é provavelmente ARM (IIRs e FIRs simples), mas há outros fatores a serem considerados, como requisitos de energia, requisitos de E / S, recursos adicionais que você espera implementar: Quanto tempo de desenvolvimento você economizaria se este dispositivo teve uma conexão de rede e uma API para modificar os parâmetros DSP no campo?

Você já pensou em expandir seu leque de opções para smartphones ou computadores compactos, como o Beagle Board? Você pode perceber que o processamento do sinal é apenas uma pequena parte de todo o problema que você está resolvendo.

— Aurelio
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